摘要
bZIP和NAC是植物转录因子中两个重要的家族，参与植物的生长发育和逆境胁迫，在水稻、拟南芥等模式植物中研究比较多，但在小麦中研究甚少。我们对普通小麦中的bZIP和NAC转录因子进行了部分研究，期望找到一些相关的转录因子，以期为小麦抗逆分子设计辅助育种提供目标基因。 本研究对小麦转录组数据库和小麦基因组芯片数据进行分析，筛选出bZIP类TGA和NAC的EST探针序列，以筛选的探针为参考序列进行电子克隆，以普通小麦为材料进行生物和非生物胁迫处理，得到不同时期的RNA，以其cDNA为模板进行RACE克隆，用RT-PCR对其表达特征和表达模式进行研究，结合生物信息学进行进一步分析以揭示其作用机制，主要得到如下结果： 1. 在芯片中筛选出了66个小麦基因组的bZIP类TGA的EST探针序列和41个NAC的EST探针序列，在TGA中发现的Ta.5410.2.S1_a_at和Ta.1612.1.S1_at两个探针参与小麦对白粉菌的胁迫；在NAC中发现的TaAffx.122104.1.S1_s_at探针参与小麦对盐胁迫。分别在N9134和郑麦9023中进行克隆。得到了与白粉抗性相关的TaTGA1s和盐胁迫相关的TaNAC29转录因子。 2.对N9134用白粉（Blumeria graminisf. sp. tritici; Bgt）E09生理小种进行侵染，发现 TaTGA1s 转录因子表达特异，经过序列比对与小麦种内 TGA 因子同源，命名为TaTGA1。TaTGA1包含2个直系同源基因，分别命名为TaTGA1a和TaTGA1b。TaTGA1a由2547个核酸构成，TaTGA1b由1818个核酸组成，它们共同编码含有312个氨基酸的多肽。 3. TaTGA1序列特征分析表明，TaTGA1a基因组DNA包含8个内含子和9个外显子，TaTGA1b包含9个内含子和10个外显子；染色体定位和生物信息学分析结果表明， TaTGA1a和TaTGA1b 分别由 4AS-5969591和4BL-7004698 转录而来；转录分析表明TaTGA1a和TaTGA1b均参与植物防御白粉菌侵染。氨基酸序列进行比对，发现TaTGA1和来源于粗山羊草（Aegilops tauschii）的XP020199874.1（bZIP家族TGA类型）具有较高同源性，是在小麦N9134中新发现的一个转录因子。TaTGA1多肽估算的理论分子量为34.84kD，等电点为8.94，其碱性亮氨酸拉链结构域位于24-87aa，其与TGA转录因子类似的结构域位于110-185aa。 4. 利用 Affymetrix 小麦基因芯片信息分析找到了一个与盐胁迫有关的序列E-MEXP-971，对应的探针序列TaAffx.122104.1.S1_s_at在小麦盐胁迫下表现上调。以此探针为种子序列，以郑麦9023的cDNA为模板克隆了该序列。序列分析发现，其编码298个氨基酸，与粗山羊草（Aegilops tauschii）NAC29转录因子（AetNAC29）高度同源，序列一致性达到了86%，因此将其命名为TaNAC29（KP657687）。经过多序列比对，发现TaNAC29与乌拉尔图小麦（Triticum urartu）NAC29转录因子（TuNAC29）、普通小麦NAC69转录因子（TaNAC69）在氨基酸水平上也高度同源，序列一致性分别达到了81%、85%。 5. 利用RT-PCR对TaNAC29转录因子的表达谱进行检测，在NaCl、PEG和ABA胁迫下，TaNAC29基因的转录水平均呈上调表达。NaCl胁迫下，TaNAC29的转录水平在12h时达到峰值，然后逐渐回落；ABA处理也显示出了同样的趋势，在12h时 TaNAC29表达量达到峰值，然后逐渐回落；PEG 处理中，TaNAC29 也表现为上调，在 24h 时达到峰值，然后逐渐回落。揭示了TaNAC29转录因子被NaCl、PEG和ABA诱导表达。 6. TaNAC29转录激活研究表明，含有BD-TaNAC29融合体的AH109酵母菌株在缺陷SD培养基（SD/-Trp-His或SD/-Trp-Ade）能正常生长，证明TaNAC29能激活AH109酵母菌株中的HIS3和ADE2报告基因，揭示了TaNAC29具有转录激活能力。对TaNAC29转基因拟南芥过表达生理研究发现，在盐胁迫下，TaNAC29过表达的两个转基因纯系通过提高SOD、POD、APX和CAT酶的活性来减少体内ROS的积累，减轻细胞膜的损伤程度。
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